城市公共自行車調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

郭 琴,丑 洋

(陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西西安,710018)

城市公共自行車調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

郭 琴,丑 洋

(陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西西安,710018)

文章以區(qū)域調(diào)度理論為基礎(chǔ)，提出了構(gòu)建城市公共自行車調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行了構(gòu)建，并以GSM通信技術(shù)、定位系統(tǒng)技術(shù)等為技術(shù)支撐，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。

城市公共自行車；GSM通信技術(shù)；地理信息技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)城市汽車保有量也在逐步的增長(zhǎng)。根據(jù)來(lái)自北京交通委對(duì)北京市汽車增加量的統(tǒng)計(jì)顯示，北京每年汽車增加量以100萬(wàn)量的速度在增長(zhǎng)，由此產(chǎn)生的是北京交通的擁堵。同時(shí)根據(jù)環(huán)保部門對(duì)在2013年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)每年的汽車尾氣排放接近1000萬(wàn)噸。因此，為使得保證國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展，我國(guó)政府從戰(zhàn)略的高度提出了大力構(gòu)建城市清潔能源系統(tǒng)。城市公共自行車則作為其中的重要組成部分而受到政府的重視。而現(xiàn)階段城市公共自行車系統(tǒng)的構(gòu)建在很多城市還處在發(fā)展的初級(jí)階段，在技術(shù)和管理方面還不夠成熟。本文對(duì)公共自行車調(diào)度系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行探討。

1 自行車調(diào)度系統(tǒng)需求分析

第二，車輛處理功能。通過(guò)對(duì)服務(wù)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，對(duì)服務(wù)點(diǎn)的車輛使用情況進(jìn)行調(diào)度，當(dāng)在現(xiàn)存的車輛在接近飽和或者是比較少的時(shí)候，系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)設(shè)置的空位和相關(guān)的閥值發(fā)出相關(guān)的警報(bào)。而區(qū)域調(diào)度員則根據(jù)系統(tǒng)的警報(bào)對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的調(diào)度。而除了對(duì)正常車輛的處理以外，還必須對(duì)故障車輛進(jìn)行處理。通過(guò)在自行車上安裝的RFID電子標(biāo)簽，可實(shí)時(shí)對(duì)故障車輛進(jìn)行定位并預(yù)警，從而提醒相關(guān)的維修人員能夠及時(shí)進(jìn)行修理。

第三，調(diào)度優(yōu)化功能。結(jié)合服務(wù)點(diǎn)自行車使用情況，對(duì)自行車輛的數(shù)量進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)選擇合適的調(diào)度路徑，以此保障整個(gè)自行車調(diào)度資源的合理、最大化利用。

對(duì)城市自行車的調(diào)度，則主要通過(guò)區(qū)域調(diào)度中心和后臺(tái)來(lái)完成不同服務(wù)點(diǎn)的車輛的調(diào)度。后臺(tái)則通過(guò)對(duì)不同服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而對(duì)自行車站的車輛租還率進(jìn)行監(jiān)控，從而結(jié)合服務(wù)點(diǎn)的實(shí)際情況，對(duì)自行車站進(jìn)行調(diào)度和優(yōu)化，以此滿足城市交通的需要。因此，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須具備以下的功能：

第一，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能。在調(diào)度系統(tǒng)當(dāng)中，不同的服務(wù)點(diǎn)其所處的位置和環(huán)境不一樣，服務(wù)的對(duì)象和人群也不一樣。同時(shí)，隨著需求不同，每天租車的數(shù)量也存在不確定性。因此，加強(qiáng)對(duì)服務(wù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集，特別是車輛租還情況、車輛站點(diǎn)配車數(shù)量等的實(shí)時(shí)監(jiān)控則成為調(diào)度的關(guān)鍵。而除了上述的數(shù)據(jù)，還包括自行車故障信息、服務(wù)點(diǎn)故障信息等的采集，以此方便區(qū)域調(diào)度中心進(jìn)行調(diào)度。

2 調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

2.1 人性化

調(diào)度系統(tǒng)其服務(wù)的對(duì)象包含各類不同的人群，而作為公共服務(wù)資源，必須將“以人為本”的理念根植到服務(wù)系統(tǒng)中，對(duì)不同的人群采取人性化的服務(wù)的原則。因此，從技術(shù)人員的角度來(lái)講，系統(tǒng)必須具備良好的人機(jī)交互的界面，從而方便技術(shù)和管理人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和管理，并保證系統(tǒng)操作的方便性和簡(jiǎn)潔性。而通過(guò)系統(tǒng)的服務(wù)，更多的是提高對(duì)該服務(wù)的滿意度，更好的滿足不同人群的需要。

2.2 可擴(kuò)展性原則

系統(tǒng)的功能是根據(jù)用戶的需求而進(jìn)行設(shè)計(jì)的。用戶的需求隨

著時(shí)間的推移在不斷的出現(xiàn)變化。因此，在對(duì)調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，必須遵循在滿足現(xiàn)階段功能需求的情況下，還必須做好對(duì)系統(tǒng)的長(zhǎng)期規(guī)劃，在系統(tǒng)中預(yù)留功能接口，便于開發(fā)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，更好的滿足用戶對(duì)調(diào)度系統(tǒng)的需求的變化，保證系統(tǒng)使用的連續(xù)性。采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，并應(yīng)用面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)和方法，降低對(duì)系統(tǒng)維護(hù)的成本。

2.3 先進(jìn)性

該系統(tǒng)的組成包含各個(gè)不同的學(xué)科，如系統(tǒng)工程理論、RFID無(wú)線射頻技術(shù)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)、運(yùn)籌學(xué)等多學(xué)科。因此，要構(gòu)建好該系統(tǒng)，則必須加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)的使用，從而更好的滿足用戶的需求。

3 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

該調(diào)度系統(tǒng)主要分為系統(tǒng)目標(biāo)、功能模塊和技術(shù)支持。其具體的架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

4 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

通過(guò)上述對(duì)系統(tǒng)功能的需求分析，將系統(tǒng)的功能劃分為調(diào)度員管理、車輛調(diào)度模塊、實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊、故障信息處理、車輛調(diào)度優(yōu)化等。

調(diào)度員管理模塊：系統(tǒng)中每個(gè)不同的調(diào)度員運(yùn)用自己的工號(hào)和密碼登錄系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)當(dāng)中不同功能的應(yīng)用操作。系統(tǒng)根據(jù)調(diào)度員信息的基礎(chǔ)上，合理對(duì)調(diào)度資源進(jìn)行分配，并將具體工作分配給具體的工作人員。

車輛調(diào)度則主要負(fù)責(zé)對(duì)城市公共自行車相關(guān)調(diào)度指令的發(fā)布，從而對(duì)各個(gè)不同的服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行車輛的調(diào)配，使得該服務(wù)點(diǎn)都保持一定數(shù)量的自行車輛。而當(dāng)服務(wù)點(diǎn)的自行車數(shù)量減少的時(shí)候，則調(diào)入其他服務(wù)點(diǎn)的自行車輛。而這個(gè)過(guò)程的完成則是通過(guò)實(shí)施監(jiān)控對(duì)各個(gè)不同服務(wù)點(diǎn)的自行車分布來(lái)進(jìn)行處理的。

圖2 車輛調(diào)度處理流程設(shè)計(jì)

動(dòng)態(tài)監(jiān)控模塊：通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的采集，顯示出不同服務(wù)點(diǎn)的自行車的分布，并結(jié)合實(shí)施的依據(jù)，將過(guò)量的服務(wù)點(diǎn)的自行車調(diào)往供應(yīng)不足的自行車的過(guò)程，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)點(diǎn)自行車的合理分析，并實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化。而動(dòng)態(tài)的監(jiān)控則包括對(duì)服務(wù)點(diǎn)的監(jiān)控和對(duì)自行車的監(jiān)控。對(duì)服務(wù)點(diǎn)的監(jiān)控則主要負(fù)責(zé)對(duì)自行車數(shù)量和租還情況等的監(jiān)控，并在系統(tǒng)中設(shè)置閥值，在一定的數(shù)量之后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。而系統(tǒng)管理員則通過(guò)實(shí)時(shí)通信，獲取相應(yīng)的信息，并對(duì)車輛情況進(jìn)行處理；車輛監(jiān)控則主要通過(guò)安裝的RFID設(shè)備對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，包括車輛位置，并通過(guò)對(duì)電子標(biāo)簽的讀取，將自行車的相關(guān)信息直接發(fā)送給調(diào)度中心，而調(diào)度中心則根據(jù)信息進(jìn)行處理。

圖3 監(jiān)控系統(tǒng)模塊流程設(shè)計(jì)

車輛處理模塊：該模塊主要包括對(duì)車輛模塊的細(xì)節(jié)的處理，如服務(wù)點(diǎn)車輛還車不成功、車輛零部件丟失、鎖車不正確等。而該模塊則對(duì)這些小故障進(jìn)行檢測(cè)，并及時(shí)處理，而對(duì)不能處理的則通過(guò)工作人員向系統(tǒng)發(fā)出維修請(qǐng)求。另外還包括對(duì)運(yùn)行途中的車輛的處理。在自行車發(fā)生故障之后，用戶將自行車送往周邊的服務(wù)點(diǎn)，并撥打調(diào)度服務(wù)號(hào)碼進(jìn)行維修處理，系統(tǒng)在接收到相關(guān)的信息之后，通過(guò)其中的RFID設(shè)備對(duì)具體的位置和相關(guān)信息進(jìn)行讀取。

調(diào)度的優(yōu)化模塊則主要是通過(guò)對(duì)系統(tǒng)整體的信息進(jìn)行分析，并通過(guò)相關(guān)的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，從而可有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)自信車的重新分布，并對(duì)服務(wù)點(diǎn)的數(shù)量和調(diào)度運(yùn)輸?shù)南嚓P(guān)線路進(jìn)行優(yōu)化處理，從而最大限度的節(jié)約成本。

圖4 車輛調(diào)度優(yōu)化流程設(shè)計(jì)

5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

5.1 GPS定位技術(shù)

全球定位系統(tǒng)作為傳統(tǒng)的定位系統(tǒng)，其是由美國(guó)在1994年建成的。該系統(tǒng)具備海、陸、空的全方位的實(shí)時(shí)導(dǎo)航和定位能力，通過(guò)地、空等一體化的監(jiān)控，并通過(guò)各種終端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的定位。

5.2 RFID定位技術(shù)

結(jié)合自行車調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求分析，其設(shè)計(jì)的數(shù)量比較大，同時(shí)其對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求非常高，因此采用RFID定位技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，通過(guò)在自行車到上面設(shè)置RFID讀取設(shè)備，在車身上則安裝電子標(biāo)簽，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的自行車進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)自行車的定位處理。

5.3 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

調(diào)度系統(tǒng)中，其由于數(shù)據(jù)的處理比較頻繁，對(duì)數(shù)據(jù)的處理比較大，并對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性比較高。系統(tǒng)對(duì)服務(wù)店的相關(guān)狀態(tài)信息，如狀態(tài)信息、車輛行駛信息、道路信息等進(jìn)行采集和更新，并由此做出相應(yīng)的決策。而在該系統(tǒng)中采用B/S模式，從而減輕對(duì)系統(tǒng)的可維護(hù)性。而各個(gè)不同的服務(wù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)則采用Access數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，調(diào)度中心則采用企業(yè)級(jí)的Oracal數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行。

6 結(jié)束語(yǔ)

城市公共自行車調(diào)度系統(tǒng)作為對(duì)城市環(huán)保的重要組成部分，在很大程度上緩解現(xiàn)階段的城市擁堵和環(huán)境污染具有一定的作用。同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，其在這方面的構(gòu)建也在不斷的成熟。

石曉風(fēng).基于杭州經(jīng)驗(yàn)的集約型城市公共自行車系統(tǒng)規(guī)劃發(fā)展思路[D];浙江大學(xué):碩士學(xué)位論文,2011

Design and implementation of city public bicycle system

Guo Qin,Chou Yang
(Shaanxi College of Communication Technology,Shaanxi Xi'an,710018)

Based on the regional scheduling theory,put forward the construction of city public bicycle scheduling system was constructed,and GSM communication technology,positioning system technology as the technical support,so as to implement the system.

city public bicycle;GSM communication technology;geographic information system

郭琴（1979-），女，碩士，講師，陜西省延安市人，主要從事交通工程的教學(xué)與科研工作

陜西省教育廳科研計(jì)劃項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號(hào)12JK0799）

丑洋（1980-），男，陜西丹鳳人,碩士，高級(jí)工程師，主要從事土建設(shè)計(jì)與施工研究工作。